Διεθνής ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο Κορνέλ, το Εθνικό Ινστιτούτο Επιστήμης των Υλικών της Ιαπωνίας και το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ μελέτησε τις ιδιότητες του ραμβοεδρικού γραφενίου έξι στρωμάτων.
Το υλικό αυτό αποτελείται από έξι παράλληλα φύλλα ατόμων άνθρακα, τοποθετημένα σε μια συγκεκριμένη επαναλαμβανόμενη μετατόπιση. Η ανακάλυψη των μοναδικών ιδιοτήτων του προέκυψε απρόσμενα, όταν κατά την προσπάθεια κατασκευής άλλων δομών, τα φύλλα ευθυγραμμίστηκαν φυσικά, σχηματίζοντας τη συγκεκριμένη εξαπλή διάταξη.
Οι πρώτες μετρήσεις αποκάλυψαν ασυνήθιστες φυσικές συμπεριφορές που ώθησαν τους επιστήμονες στη χαρτογράφηση των φάσεων του υλικού.
Αλληλεπιδράσεις φορέων φορτίου και υπεραγωγιμότητα
Για να εξετάσουν το υλικό, οι ερευνητές τοποθέτησαν το πλέγμα γραφενίου ανάμεσα σε μονωτικά στρώματα εξαγωνικού νιτριδίου του βορίου. Στη συνέχεια μέτρησαν την ηλεκτρική αγωγιμότητα μεταβάλλοντας τη θερμοκρασία, το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, την πυκνότητα των φορέων φορτίου και την ένταση ενός κάθετου ηλεκτρικού πεδίου.
Η μηδενική ηλεκτρική αντίσταση που καταγράφηκε σε συγκεκριμένες συνθήκες επιβεβαίωσε την παρουσία υπεραγωγιμότητας, ενώ παράλληλα παρατηρήθηκε τροχιακός μαγνητισμός. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι οι νέες αυτές κβαντικές καταστάσεις εμφανίστηκαν σε ένα ημιμεταλλικό καθεστώς όπου τα ηλεκτρόνια και οι οπές συνυπάρχουν και αλληλεπιδρούν ισχυρά.
Προοπτικές για τα κβαντικά υλικά
Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των δύο διαφορετικών τύπων φορέων φορτίου διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία των πρωτοφανών αυτών καταστάσεων.
Η έρευνα ανοίγει νέους δρόμους για την κατανόηση των μηχανισμών της υπεραγωγιμότητας και της μαγνητικής συμπεριφοράς. Παράλληλα, οι επιστήμονες συνεχίζουν τη μελέτη για να διαπιστώσουν αν ορισμένοι φορείς σχηματίζουν κρυσταλλικές δομές, γεγονός που ενδέχεται να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων ηλεκτρικά ελεγχόμενων κβαντικών υλικών.